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摘要：水工建筑结构设计具有较强的综合性，我国水工建筑结构设计比较注重功能性、安全性和人文性，设计人员要综合考虑诸多因素，结合丰富的设计经验，选择更为完善的水工建筑结构设计方案，保证水工建筑结构设计中存在的问题得到更好处理。鉴于此，本文重点研究水工建筑结构设计与处理方法分析。
关键词：水工建筑物；结构设计；优化措施
引言
水工建筑结构设计是一门综合性较强的横跨多个专业的技术工作。水工建筑物的具有以下特点：（1）工程条件复杂；（2）施工条件艰苦，施工难度大；（3）对生态、环境和社会影响较大；（4）各结构安全性、耐久性要求较高；（5）失事后果严重。我国水工建筑物结构设计在功能性和人文性上的发展较为明显，但在安全性方面的发展还有一定的不足。因此，设计人员应该不断学习、研究、总结、思考、完善自身知识和经验，提高职业技能，以减少设计工作中的缺陷、漏洞和不足，以进一步提升水工建筑物的结构安全性和可靠性，保障工程的质量。
1加强水工建筑结构设计的重要价值
在水工建筑物设计、施工过程中，加强水工建筑物结构设计至关重要，水工建筑结构设计是施工的基础，如果水工建筑结构设计方案存在缺陷，会对完工后的水工建筑物质量产生较大影响。所以，做好水工建筑结构设计工作特别关键。设计人员要严格要求自己，运用先进的水工建筑结构设计理念（如，有限元分析、三维立体软件设计）进行设计，减少水工建筑结构设计方案的缺陷、不足之处。另外，设计人员要结合水工建筑物结构特点，对初拟的水工建筑结构设计方案进行优化，对拟定的设计方案进一步完善，保证水工建筑物结构更为可靠，能够有效降低水工建筑物结构施工成本，保证水工建筑物能够更好的投入到使用当中
2水工建筑的结构设计与处理方法
2.1划分水工建筑类型
水工建筑物从功能作用上主要分为：挡水建筑物，泄水建筑物，取水建筑物，输水建筑物，整治建筑物，专门建筑物等；从建筑物使用期限分为：永久性水工建筑物和临时性水工建筑物。划分水工建筑类型是进行建筑结构设计的基础。
2.2选定工程规模、工程等别、建筑物级别、洪水标准和兴利调节
水利工程中工程规模、工程等别、建筑物级别的划分，关系到工程的安全性、经济性、建设周期、效益。选定工程规模、工程等别、建筑物级别是水工建筑结构设计工作的前提和关键，过高或者过低的工程规模、工程等别、建筑物级别都会影响工程的实施。因此，在进行水工建筑物结构设计的过程中，要充分考虑工程受益对象、工程效益、建筑物类别等因素，依据国家有关法律、法规、标准、规范，充分论证选定工程规模、工程等级、建筑物级别。避免出现过大或过小的设计规模、过高或过低的设计等级，才能有效降低建设成本，保证水工建筑物结构的可靠性和安全性，满足工程的安全运行。
水利工程的作用主要是兴水利减水灾。因此，合理的确定工程的洪水标准，进行经济的洪水调蓄，能够提高工程的经济效益，保证工程的安全性。
2.3对水工建筑结构承载极限进行确定
工程设计和施工、运行，应合理布置“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施和建筑物。导流建筑物应利于行洪，截流和挡水建筑物应具有较好的稳定性、抗冲性、可靠性，调蓄建筑物或水库库区应具有较好的调蓄作用，泄水建筑物应结构稳定、抗冲、可靠，取水建筑物应能在设计保证率下取到足够的水。
极限状态分为：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆承载能力极限状态是结构或者结构构件达到最大承载力或者不适于继续承载的变形，满足承载能力极限状态的要求是结构设计的头等任务。所以，对于水工结构来说，为了防止产生破坏、裂缝等，要增加设计一个应力约束极限状态，对结构的不连续点进行检测。正常使用极限状态对应于结构或构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定值，其相对承载能力极限状态的可靠水平多有降低。我国主要采用可靠指标。
在水工建筑结构设计中，主要采用以概率为基础的极限状态设计方法。因此，设计时需结合建筑物类别和级别，确定使用环境，选定荷载分项系数、材料分项系数、结构重要性系数、设计状况系数和结构系数等，合理计算荷载标准值、组合值，才能使设计的结构既经济又安全。
2.4对建设材料进行合理分析和合理选择
水工建筑的建设材料分析和选择对结构的承载能力、抗渗性、耐久性、可靠性、安全性具有较大影响，应结合工程所在地自然资源、人文社会、经济技术等实际情况进行分析和合理选择。
2.5水工建筑物地基处理设计
水工建筑物需进行地基处理以达到改善地基的强度和承载力、降低地基的压缩性、消除特殊地基的特殊性，满足地基的变形和稳定要求。水工建筑物结构出现地基不满足要求，软土地基、岩石风化严重比较常见。
地基强度处理方法主要有：换土垫层、振冲置换、石灰桩、强夯置换、水泥粉煤灰碎石桩、加筋土等置换法，排水固结、堆载预压、砂井、真空预压、降低低压水位、电渗排水等排水法，表层压实、重锤夯实、强夯、振冲挤密等挤密法，灌浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法等搅拌胶结法。
对于软土地基、风化严重的完整性较差的岩石，设计人员要明确其覆盖范围、深度与软弱度，制定针对性较强的结构设计方案。如果软土覆盖范围比较小，可以采用排水固结法、换填加固法等。垫层施工法比较适用于软土地基分布范围小的水工建筑物。如果软土覆盖范围、深度比较大，可以运用水泥搅拌桩与强夯法、灌浆加固法等。如果风化严重的岩石覆盖范围比较小、比较浅，可以采用挖除法等。如果风化严重的岩石覆盖范围比较大、深度也比较大，可以运用灌浆加固方法进行施工，保证风化严重的岩石地基承载力得到提升。
2.6水工混凝土结构裂缝设计
对于水工建筑结构的整体质量来说，混凝土裂缝的存在是一个重要的影响因素。混凝土裂缝会对建筑的整体质量造成很大的负面影响，如不安全感、混凝土结构碳化、钢筋钢材锈蚀、结构渗漏等。因此，需要采取各种有效的措施解决裂缝问题。混凝土结构裂缝的存在主要受荷载和温度的影响，因此，混凝土结构需合理的进行抗裂设计和裂缝开展宽度验算，以保证结构的安全性和可靠性，同时，施工时应充分做好混凝土的养护工作。例如，适量的添加混凝土外加剂，在进行混凝土浇筑之前，将模板浸湿会防止出现塑性裂缝。同时合理搭配混凝土中的各种原料比例，可以有效保证混凝土的强度，而且保证混凝土振捣均匀以及混凝土的厚度也是十分有必要的。在冬季施工过程中，需要及时做好对混凝土表面的保温工作，通常是在混凝土表面加盖一层塑料薄膜，保证混凝土的水分，保证混凝土的整体强度达到设计标准。针对沉降收缩裂缝，需要加强混凝土保护层的厚度，注重施工处理的质量。
2.7复杂的结构、问题处理
对于复杂的结构、问题，设计人员应多方面、多方法，并运用先进的水工建筑结构设计理念（如，有限元分析、三维立体软件设计）进行分析和推演、设计，同时聘请有此类问题处理经验的专家咨询，以减少水工建筑结构设计方案的缺陷、不足之处。
结语
综上所述，通过对水工建筑的结构设计与处理方法进行合理分析和选择，如水工建筑基础处理、大体积混凝土开裂设计与处理、抗渗设计与处理、抗震设计与处理等，能保证水工建筑物结构设计方案得到有效实施，提高水工建筑结构的安全性、稳定性、耐久性。
参考文献：
[1]陈德亮 主编.《水工建筑物》（供农业水利工程专用）（第四版）.中国水利水电出版社.
[2]河海大学等主编.《水工钢筋混凝土结构学》（第五版）.中国水利水电出版社.
论文作者:赵庆宽1,鄢永胜2
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第32期
论文发表时间:2019/9/27
标签：水工论文; 建筑物论文; 结构设计论文; 结构论文; 工程论文; 混凝土论文; 建筑论文; 《建筑模拟》2019年第32期论文;